• Saturday July 20,2019

Evolusi, kenapa ia masih berlaku (dalam gambar)

Anonim

Semalam saya cuba untuk menangkis pertengkaran Steve Jones yang tidak masuk akal bahawa evolusi akan berhenti di barat moden. Kadang-kadang sukar untuk tahu kapan harus bermula, terutamanya apabila ahli saling bicara seolah-olah berada dalam "mod hujah semburan yang tidak sepatutnya." Beberapa pengulas juga menyedari kekurangan dalaman yang konsisten dalam model yang Jones meletakkan ke hadapan. Tetapi mengatakan ia adalah model yang terlalu murah hati. Ringkasnya, dakwaan Jones yang paling padat (iaitu, paling tidak samar) ialah pengurangan bilangan mutasi baru yang ditambah kepada populasi setiap generasi berkurangan kerana lelaki mempunyai kanak-kanak pada usia lebih muda, secara purata, daripada pada masa lalu. Kenapa fokus pada lelaki? Saya perhatikan bukti bahawa mutasi baru adalah tentang urutan magnitud yang lebih biasa dalam sperma daripada pada ova; sebabnya sperma dihasilkan dalam kuantiti besar melalui replikasi siri yang memperkenalkan lebih banyak kesilapan ke dalam proses penghantaran secara kumulatif. Sudah tentu saya perlu menambah argumen Jones di sini lemah kerana sejarah dan antropologi yang ada sekarang tidak menyokong perdebatannya.
Sebahagian daripada masalah di sini adalah bahawa Jones adalah baik untuk membuang buzzwords dan gigitan bunyi. Lagipun, kebanyakan orang "tahu" bahawa evolusi adalah "survival of the fittest" dan sifat itu merah dalam gigi dan cakar. Oleh itu, secara semulajadi ia menjadi alasan bahawa apabila kematian menurunkan evolusi akan menjadi daya yang lebih lemah. Saya fikir masalah di sini adalah bahawa konsep kita mengenai evolusi juga memberi tumpuan kepada mod-mod yang proksim dan dinamik skala besar. Maksudnya, kadar kematian tinggi yang terpilih adalah cara yang "masuk akal" di mana "lemah" dapat disingkirkan daripada "kuat." Tetapi bagaimana pula dengan kadar pengguguran spontan yang sangat tinggi manusia? Ahli biologi evolusi Mark Ridley berpendapat bahawa kadar keguguran yang meningkat akan "mengimbangi" fakta bahawa lebih ramai individu yang mempunyai mutasi yang merosakkan sedang dihasilkan hari ini daripada pada masa lalu. Oleh itu, pemilihan berlaku di utero; kita tidak mematuhinya supaya ia tidak penting kepada kita. Tetapi ia adalah pemilihan tetap.


Walau bagaimanapun, kawan saya, Aziz Poonawalla, seorang ahli fizik dengan latihan, menawarkan model sendiri / konsepsi evolusi. Menjadi ahli fizik dia jelas dan formal dalam eksposisinya. Saya memberitahunya bahawa cara terbaik untuk memikirkan evolusi akan berubah dalam keadaan genom sebagai fungsi masa. Atau, secara tradisinya, perubahan kekerapan alel sepanjang masa. Ini adalah definisi "klasik" yang muncul pada fasa awal genetik populasi teoritis. Ramai yang akan berdebat dengannya, mendakwa bahawa sifat arsitektur genetik pesanan yang lebih tinggi adalah kritikal dan tidak jelas dengan memfokus hanya pada perkadaran alel. Saya akan mengakui bahawa inilah definisi evolusi biologi yang lebih menyeluruh. Tetapi perubahan dalam definisi kekerapan alel cukup jelas bahawa saya fikir menggunakannya sebagai titik permulaan cukup untuk menjelaskan mengapa perselisihan Steve Jones bermasalah dengannya.
Inilah yang difikirkan ramai orang evolusi:


Dan mereka betul. Tetapi, ini merupakan hasil akhir dari banyak proses peringkat rendah. Makhluk-makhluk tidak boleh memancarkan antara satu sama lain. Saya percaya bahawa sebahagian daripada isu ini adalah bahawa orang mengaplikasikan evolusi dengan phylogenies spesies dan transisi morfologi bersamaan. Ini adalah lanjutan prinsip evolusi, tetapi ia bukan unit atom teori evolusi. Untuk memahami kimia anda perlu melangkaui jadual berkala yang mudah. Adalah penting untuk mengetahui perbezaan antara oksigen dan hidrogen, dan mengingatkan kluster aksara unsur-unsur seperti kereaktifan (halogens vs gas mulia). Tetapi pada penghujung hari, anda perlu memodelkan proses kimia seperti yang terjadi melalui interaksi dinamik proton, neutron dan elektron (contohnya, ikatan kovalen), serta atom sebagai unit dengan ciri-ciri yang berbeza (contohnya, ikatan ionik). Jadi pada tahap asas, ini adalah evolusi:
Ibu bapa.

A TCTCTCTCGCGCAATGCGC.


Kanak.

. G TCTCTCTCGCGCAATGCGC.


Perhatikan bahawa saya menukar pasangan asas pertama; bahawa 'peralihan. Apabila anda melihat filogeni yang menggambarkan pokok kehidupan dengan organisma semua bentuk, saiz dan warna, ini adalah proses muktamad. Sebaik sahaja jenis proses ini (dan saya ingin menguatkan bahawa walaupun saya memfokuskan pada penggantian pasangan asas peringkat urutan saya memberikan terdapat banyak jenis perubahan lain yang boleh berlaku dalam genom) difahami sebagai akar dari mana evolusi muncul jenis pernyataan Steve Jones 'mula mula kehilangan daya mereka, kerana sekarang anda boleh mula menyimpulkan dari prinsip pertama dan periksa "pakar."
Pada peringkat urutan DNA, umumnya diandaikan bahawa kebanyakan evolusi adalah neutral; iaitu, kebanyakan perubahan adalah disebabkan oleh proses rawak. Saya akan menghindari bercakap lebih lanjut mengenai proses neutral untuk memberi tumpuan kepada pemilihan. Bukan kerana pemilihan adalah lebih penting daripada proses neutral, tetapi kerana saya tidak mahu membincangkan sesuatu seperti kesilapan sampling, dan saya fikir ia bercakap paling tegas kepada pemahaman umum bahawa Jones tanpa banyak kematian pra-pembiakan di sana boleh jadi tidak ada pilihan semula jadi.
Pertimbangkan populasi manusia. Setiap individu mempunyai dua salinan setiap gen. Mari kita menetapkan bahawa ada kematian sebelum usia 50 tahun. Menganggap generasi diskret.

Saiz persegi adalah berkadar dengan saiz populasi. Oleh itu, persegi itu hanyalah representasi grafik individu N.


Sekarang saiz segi empat sama dua kali ganda. Itu bererti terdapat 2N individu. Generasi diskret, jadi semua individu dari generasi sebelumnya tidak lagi wujud dalam populasi. Penduduk telah berlipat ganda, sehingga menunjukkan bahawa banyak ibu bapa dari generasi terdahulu diterbitkan semula di atas penggantian. Kami tahu bahawa secara purata setiap wanita melahirkan 4 anak. Menurut logik Jones 'tidak ada kematian di generasi berikutnya, jadi tidak ada pemilihan semula jadi. Saya akan membincangkannya kemudian, tapi mari pindahkan ke imej seterusnya.


Sekali lagi, anda melihat penduduk dalam generasi 1, tetapi sekarang saya telah meletakkan lebih banyak maklumat dalam imej. Ini adalah nisbah keadaan fenotip, khususnya dua keadaan, fenotip 1 dan fenotip 2. Jadi populasi bervariasi, pada sifat tertentu ini dapat dibahagikan kepada dua kelas.


Sekarang anda melihat penduduk di generasi 2 lagi. Tetapi anda perhatikan sesuatu yang menarik: nisbah antara fenotip telah berubah. Dalam generasi pertama nisbahnya ialah 1: 1, tetapi dalam generasi kedua nisbahnya adalah 3: 1. Sekiranya terdapat perubahan fenotip purata seperti ini merentasi satu generasi, seseorang mungkin akan membuat evolusi berlaku. Tetapi kita tidak tahu pasti.


Sekarang anda sedang melihat sebuah dataran yang menggambarkan proporsi pelbagai alel, varian genetik, di lokus, lokasi genetik. Dengan sihir fiat saya akan memberitahu anda bahawa kod gen ini untuk fenotip di atas. Perkara pertama yang anda perhatikan ialah terdapat lebih banyak alel "b" dalam populasi daripada alel "a." Pada ketika ini saya akan memberitahu anda bahawa penduduk berada di keseimbangan Hardy-Weinberg; jadi kekerapan genotipe adalah seperti berikut:
aa = 0.09
ab = 0.41
bb = 0.5
Daripada ini, anda harus membuat kesimpulan bahawa "a" adalah dominan kepada "b." "Aa" dan "ab" bersamaan fenotipikal dan menghasilkan fenotip 1. Hanya "bb" menghasilkan fenotip 2.


Ini adalah frekuensi alel untuk generasi 2. Dengan definisi ringkas di atas, anda harus membuat kesimpulan bahawa evolusi telah terjadi di antara kedua generasi ini. Frekuensi atau perkadaran telah berubah. Oleh sebab alel "a" adalah dominan kepada alel "b, " fenotip 1 telah bertambah besar dalam perkadaran walaupun alel di pariti. Genotip adalah:
aa = 0.25
ab = 0.50
bb = 0.25
Oleh itu, anda lihat bahawa fenotip 2 kini 25% daripada populasi. Saya memberitahu anda bahawa evolusi adalah perubahan frekuensi alel, tetapi dengan cara yang lebih biasa anda juga melihat bahawa ada perubahan dalam nilai fenotip atau sifat. Perubahan phenotypic dalam evolusi tidak misteri, ia hanyalah ungkapan maklumat genetik. Pemilihan yang beroperasi pada fenotip boleh mengubah nisbah genotip ke atas generasi. Pemilihan ini mungkin beroperasi menerusi daya maju (keguguran), kematian (kematian) atau perbezaan dalam kecergasan. Jelas sekali contoh saya di atas individu yang membawa alel "a" lebih berjaya dalam menghasilkan semula daripada individu yang membawa alel "b." Ini kerana fenotip 2 hanya digantikan sendiri, manakala fenotip 1 meningkat dalam kedua-dua nombor mentah dan sebagai sebahagian daripada jumlah keseluruhan penduduk. Daripada kematian, pemilihan dikendalikan dengan menolak varians ke atas. Perlu diingat walaupun kerana banyak salinan "b" dibawa oleh mereka yang mempunyai fenotip 1 (heterozygotes), maka kecergasan yang meningkat oleh individu dengan fenotip ini tidak mendapat keuntungan hanya untuk salinan "a" (walaupun tidak seimbang).
Berikut adalah ilustrasi kartun:


Seperti yang mereka katakan, "bilas dan ulangi." Jelas sekali kematian individu yang membawa gen tertentu adalah cara yang sangat berkesan menghasilkan variasi pembiakan yang berkorelasi dengan variasi genetik. Tetapi, ini bukan satu-satunya cara. Sebenarnya, dari perspektif evolusi seseorang individu yang tidak menghasilkan semula mungkin juga mati. Satu-satunya faktor pengurangan di sini adalah kecergasan yang menyeluruh.
Perhatikan di sini bahawa untuk evolusi berlaku pemilihan mesti beroperasi pada sifat yang variasinya dikendalikan oleh gen. Ini tidak bermakna semua variasi mesti dikawal oleh varians genetik. Tidak juga bermakna bahawa variasi pembiakan perlu mempunyai bentuk tertentu. Kuncinya hanyalah terdapat perbezaan pembiakan, dan pembezaan tersebut mempunyai beberapa hubungan dengan watak genetik individu yang dihasilkan.
Mereka yang mengetahui evolusi sedar ini terlalu mudah. Dan saya tidak benar-benar menangani aspek stokastik perubahan kekerapan alel. Tetapi, walaupun dengan "contoh mainan" di atas saya fikir saya telah menggambarkan mengapa kata-kata buzz Steve Jones 'harus jatuh. Kami tahu bahawa pelbagai jenis orang mempunyai bilangan anak yang berbeza. Kami tahu ada orang yang steril sementara yang lain sangat subur. Ada yang dapat menyatakan bahawa tiada kaitan antara gen di sini, tetapi saya ragu bahawa ini adalah kesnya. Hanya kerana separuh daripada kanak-kanak tidak mati sebelum usia 5 tidak bermakna pemilihan tidak lagi beroperasi melalui pembungkusan gen yang mengakibatkan fenotip yang melibatkan keluaran reproduktif yang berbeza-beza.


Artikel Yang Menarik

Internet kelihatan seperti Dandelion Fraktal

Internet kelihatan seperti Dandelion Fraktal

Barrett Lyon Pada tahun 2004 kawan-kawan Barrett Lyon menaruh $ 50 bahawa dia tidak dapat memetakan seluruh Internet dalam sehari. Dalam masa dua minggu, ahli teknologi dan usahawan yang telah menerangkan diri sendiri telah mencipta satu program yang boleh menghasilkan visualisasi terperinci sambungan Internet dalam beberapa jam

Dokumen Mengesan Masyarakat Nut-Phobik Dengan Mass Hysteria

Dokumen Mengesan Masyarakat Nut-Phobik Dengan Mass Hysteria

Ketakutan yang meresap alahan kacang di kalangan kanak-kanak telah menjadi tidak terkawal, kata seorang doktor, bahawa ia boleh dianggap sebagai penyakit berjangkit psikogenik massa (MPI), lebih dikenali secara tidak rasmi sebagai histeria massa. Menulis dalam Jurnal Perubatan British , ahli sosiologi perubatan, Nicholas Christakis berpendapat bahawa sebahagian kecil kemasukan dan kematian di hospital adalah akibat tindak balas alergi terhadap kacang namun langkah yang lebih keras dibawa masuk untuk menghalang mana-mana kanak-kanak bersentuhan dengan kacang

Ais Sudah tentu Ada Surface Bulan

Ais Sudah tentu Ada Surface Bulan

Kami telah melihat bukti deposit ais di permukaan Mercury dan Ceres, tetapi kita kini boleh menambah badan angkasa yang lebih dekat ke kelab. Penyelidikan yang diterbitkan pada 20 Ogos di Prosiding Akademi Sains Kebangsaan memperlihatkan bahawa tandatangan spesifik ais air berada di atas kawah-kawah yang sejuk di dekat tiang bulan - membuktikan kewujudan ais permukaan bulan buat kali pertama

Chimp Sex: Curlyly Complicated

Chimp Sex: Curlyly Complicated

Ahli psikologi British, Simon Townsend pasti memilih satu garis kerja yang menarik. Daripada membuat neurosis manusia, dia memilih menghabiskan 10 bulan berkhemah di Hutan Budongo Uganda, memantau kehidupan seks aktif sekumpulan cimpanzi dan membuat rekaman audio mengenai pertemuan seksual mereka. Selain menyediakan fodder untuk perbualan parti koktail yang menarik, Townsend juga membuat beberapa penemuan yang menarik tentang masa dan mengapa chimps wanita menangis semasa kawin

Adakah Aliens Memahami Rekod Emas Voyager?

Adakah Aliens Memahami Rekod Emas Voyager?

Kapal angkasa Pioneer dan Voyager terkenal mengandungi mesej kepada sesiapa saja yang mungkin dapat menemukannya pada suatu hari nanti. Kedua-dua Perintis membawa plak, manakala para Voyager membawa rekod ponografi. Banyak usaha yang dilakukan untuk membuat objek ini, tetapi boleh pemerhati asing benar-benar memahami mesej yang telah kami kirimkan kepada bintang-bintang

Cara Baru untuk Menguji Dadah: dalam Tikus Dengan Hidupan Manusia

Cara Baru untuk Menguji Dadah: dalam Tikus Dengan Hidupan Manusia

Apa Berita: Walaupun tikus merupakan alat utama untuk penyelidikan biomedik, mereka tidak selalu berguna untuk menguji ketoksikan ubat-ubatan farmaseutikal kerana mereka tidak bereaksi terhadap dadah dengan cara yang sama seperti yang dilakukan oleh manusia. Tetapi dalam satu kajian baru, yang diterbitkan dalam jurnal PNAS , para saintis di MIT telah mendapat masalah ini dengan menanam tikus dengan orang-orang yang kecil dan manusia